Гравиметрични методи на химичен анализ

Поради проблеми със съвместимостта с HTML формата, използван в Интернет, може да се окаже, че някои от следните формули не са представени точно. За да видите оригиналната работа, изберете опцията "Изтегляне на задача" от горното меню.

Гравиметричният анализ се основава на Закона за дефинираните пропорции, който установява, че във всяко чисто съединение пропорциите от теглото на съставните елементи винаги са еднакви и на Закона за последователността на състава, който установява, че масите на елементите, които вземат участие в химическа промяна показват определена и неизменна връзка помежду си.
Гравиметричният анализ се състои в определяне на пропорционалното количество на елемент, радикал или съединение, присъстващ в проба, елиминиране на всички интерфериращи вещества и превръщане на желаната съставка или компонент в съединение с определен състав, което може да бъде претеглено.
Изчисленията се извършват въз основа на атомните и молекулните тегла и се основават на постоянството в състава на чистите вещества и на тегловните съотношения (стехиометрия) на химичните реакции.

Разтворим хлорид, като натриев хлорид, обработен с разтворима сребърна сол, дава утайка от сребърен хлорид, която може да се филтрира, измие, изсуши и претегли. Химичната реакция, която протича, може да бъде представена чрез молекулярното уравнение:
NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl (твърдо вещество)
(58,44) (169,87) (84,97) (143,32)
което показва, че 143,32 тегловни части сребърен хлорид се получават от 58,44 тегловни части натриев хлорид, тогава всяко дадено тегло сребърен хлорид идва от натриев хлорид в същото съотношение.

Пример 1
Какво тегло на NaCl ще даде 0,500 g AgCl?

g NaCl = 0.500 g AgCl x = 0.2039 g NaCl

Гравиметричният фактор, NaCl/AgCl, е съотношението на теглото на формулата на основното вещество, NaCl, към тежкото вещество, AgCl; използването на този фактор ще превърне всяко дадено тегло на AgCl в теглото на NaCl, което го произвежда. Най-общо:

g за съществително име търси = g от съществително име. тежък х

където a и b са коефициентите, необходими за представяне на стехиометрията на веществата, участващи в проведената реакция. В пример 1 a = b = 1.

Пример 2
Изчислете теглото на BaCl2, което дава 0.500 g AgCl.
Решение: Всеки мол BaCl2 произвежда 2 мола AgCl:
BaCl2 2AgCl
(208,25) (2 x 143,32)
Гравиметричният фактор в този случай е BaCl2/2AgCl; от къде

g BaCl2 = 0.500 g AgCl x = 0.3633 g BaCl2

2. Гравиметрични фактори

Гравиметричен фактор (или химичен фактор) може да бъде дефиниран като теглото на желаното вещество, еквивалентно на единичното тегло на дадено вещество. Гравиметричните фактори се получават въз основа на следните правила:

1. Гравиметричният фактор винаги се представя от атомното тегло или формулното тегло на веществото, търсено от числител, и теглото на претегленото вещество по знаменател.
2. Въпреки че преобразуването на веществото, което трябва да се претегли, се проверява чрез поредица от реакции, само тези две вещества участват в изчисляването на фактора; междинните продукти не се вземат предвид.
3. Броят пъти, в които атомните или формулните тегла на веществата се появяват в числителя и в знаменателя на фактора, трябва да представлява стехиометрията на химичната реакция, която се провежда.

В последователността от реакции, представена по-долу:
As2S3 2H3AsO4 2Ag3AsO4 6Ag + 6AgCl
(издирван) (тежък)
гравиметричният фактор е As2S3/6AgCl. Числителят и знаменателят нямат нищо общо, но факторът представлява стехиометрията на протичащата реакция. Междинните етапи се освобождават и се взема предвид само стехиометричната връзка между началните и крайните вещества.
Гравиметричните фактори са от съществено значение за изчисленията, особено когато се правят многократни анализи на даден компонент. Например, коефициентът Cl/AgCl = 35,45/143,32 = 0,2473 е един и същ за всички определяния на тежкия хлор под формата на сребърен хлорид, независимо от първоначалната форма на хлор, който е определен.

3. Изчисляване на процентите

Тъй като гравиметричният фактор представлява теглото на желания елемент или съединение, еквивалентно на единица тегло на тежкия елемент или съединение, теглото на желания вид може да се изчисли от всяко тегло на тежкия вид. Процентът на това вещество, присъстващо в пробата, може да бъде намерен чрез разделяне на теглото на пробата и умножаване по 100.

Пример 3
Проба от 0,400 g, съдържаща хлорид, дава утайка от сребърен хлорид с тегло 0,250 g; изчислява се процентното съдържание на хлор в пробата.
Решение: Теглото на хлора в пробата се изчислява по този начин

g Cl = g AgCl x Cl/AgCl = 0,250 x = 0,06184 g Cl

Това тегло хлор се съдържа в 0,400 g проба; процентът на хлора след това ще бъде:

% Cl = x 100 = 15,46% Cl

Като цяло за изчисляване на процентите може да се използва следната формула:

% от X в пробата =

където X е желаното вещество, Y е тежкото вещество, a и b са съответно коефициентите на X и Y, необходими за изразяване на правилната стехиометрична връзка между двете вещества.

Пример 4
Проба от 0,500 g нечист магнетит (Fe3O4) се превръща чрез химични реакции във Fe2O3, който тежи 0,4110 g. Какъв е процентът на Fe3O4 в магнетита ?

---